Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Химия -> Страус В. -> "Промышленная очистка газов" -> 44

Промышленная очистка газов - Страус В.

Страус В. Промышленная очистка газов — М.: Химия, 1981. — 616 c.
Скачать (прямая ссылка): promishlennaya1981.djvu
Предыдущая << 1 .. 38 39 40 41 42 43 < 44 > 45 46 47 48 49 50 .. 240 >> Следующая


108
Рис. III-1. Движущие силы процесса абсорбции газов.

ком AM и горизонтальным отрезком MB, соответственно. Тогда из уравнения (II 1.23)

P-Pi kL

kG

(III.29)

и отношение kjko !Представляет наклон прямой AB.

Если уравнение равновесия имеет вид

P*= w (III.30)

SI S

ч> ^ S « Q Si >§ .

і
7 Tv I 7г \ /1
I м| I I \ / I \/ I ' Ab і
I * И/ \ — 1_ /-Линия і /равновесия I I і ! „ —і L*-

D с Ci с*

Концентрация вещества, кмом/п*

(у, — константа), то применим закон Генри. Из уравнений (111.23) и (111.28) можно найти

I

Kg

1

Kl

^G

I

kL

I

kL Kk6

(III.31а) (III.316)

Если и мало, то /Cc=^g и абсорбция регулируется скоростью переноса через пленку газа, и-наоборот, если % велико, то Kl=^l и абсорбция регулируется переносом через пленку жидкости.

Уравнение (III.31) показывает также, что при нахождении промежуточных значений коэффициента % необходимо учитывать влияние обеих пленок. Кроме того, если X не является постоянной величиной, т. е. если кривая равновесия не представляет собой прямую, то общие коэффициенты массопередачи будут изменяться при изменении концентрации, так как величина к зависит от концентрации.

Несмотря на то, что теория двух пленок, предложенная Уайтменом— Льюисом, полезна при разработке абсорбционных систем, она заранее предполагает неподвижные пограничные слои и установившийся режим массопереноса, что крайне редко существует в реальных условиях. Так, например, газ стремится разрушить неподвижный слой, и к поверхности жидкости подходит турбулентный поток, тогда как жидкость в поверхностной пленке постоянно заменяется свежей жидкостью снизу. Чтобы исключить проблему диффузии в неустойчивом режиме, в частности, когда взаимодействие газ — жидкость кратковременно, Хигби предложил воображаемую модель, используя уравнение Стефана для молекулярной Диффузии в колонне бесконечной высоты.

Уравнение (III.1), записанное для массопереноса в неустойчи-вом режиме, было решено для ряда граничных условий. Было уста-

109
новлено, что при данной концентрации в объеме жидкости в начальный период времени существует пограничный слой положительной толщины на границе раздела. В некоторый период времени t уже не существует пограничного слоя, в то время как в объеме жидкости существует бесконечный слой (в соответствии с теорией Стефана). При этом может быть рассчитана концентрация газа ниже поверхности и, кроме того, мгновенная скорость массопереноса газа через единицу поверхности раздела фаз

Na = -S= (Л-с) YWr (III.32)

у п

Следовательно, мгновенная скорость переноса уменьшается со временем в течение любого периода, пока жидкость остается неподвижной. Общее количество перенесенного вещества можно определить, проинтегрировав уравнение (111.32) по времени, тогда как среднюю скорость переноса можно найти делением этого общего количества на время t. Так, средняя скорость описывается уравнением

Na = 2(сг — с) YDfat (III.33)

Это уравнение применимо к абсорбции турбулентного газа в предположении, что после некоторого времени і, в течение которого жидкость неподвижна, происходит легкое перемешивание и этот процесс повторяется бесконечно. Средняя скорость абсорбции в таких условиях описывается уравнением (111.31). Если среднее время t выразить через скорость обновления, определяемую как г= = l/t, то скорость массопереноса можно записать

Na = -S= (Ci - с) YDr (III .34)

V JX

а с учетом уравнения (111.23) получим

kL «= -J= YDr (III.35)

у п

Необходимо отметить, что хотя это значение kL, по определению, численно равно величине, найденной на основе двухпленочной теории, они имеют различный физический смысл.

Позже Данквертс [196] предложил существенную модификацию модели Хигби, которая заключается в том, что частоту, с которой смешиваются отдельные вертикальные элементы, определяют как г. Затем он предположил, что процесс смешивания, т. е. пребывание ігаза у поверхности їй частота смешивания, являются случайными процессами. Подобные математические соображения и со-

110
ответствующие граничные условия могут быть применены для определения скорости массопереноса, которая выражается в виде

Na = (C1-C)^dF (їй.36)

Ai = Zzv (III.37)

где г' — средняя скорость обмена, которая отличается от «скорости обновления» на коэффициент 2/я1'2.

Модель проникновения Данквертса, примененная к слою жидкости глубиной Н, описывается уравнением

kL = /Dr ¦ tanh / t'H^ID (III.38)

Поскольку член ^rfH2ID тем больше, чем глубже проникновение, значение kb приближается к «бесконечной» глубине по элементарной теории Данквертса.

Разработка абсорбционных систем

Правильно сконструированная установка для абсорбции газов должна работать с максимальной возможной эффективностью и пропускной мощностью и с наименьшими капитальными и эксплуатационными расходами. Абсорбционные установки можно разделить на две группы. Первая группа установок работает по принципу диспергирования пузырьков газа в жидкости в поточной либо в многоступенчатой системе, тогда как вторая группа — по принципу диспергирования капелек жидкости в газе. Почти все установки за исключением одноступенчатого абсорбера действуют на основе противоточной абсорбции, что показано в виде диаграммы на рис. III-2. Однако некоторые скрубберы работают в режиме параллельных потоков. Ниже будет дан расчет работы поточной установки.
Предыдущая << 1 .. 38 39 40 41 42 43 < 44 > 45 46 47 48 49 50 .. 240 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed